BIM 技術在蘭州西客站站房工程中的典型應用

2014-10-25 08:21:14李興龍杜海波程小春張曉玲

土木建筑工程信息技術 2014年1期

張濤李興龍曹樂杜海波程小春張曉玲

(1．中國建筑科學研究院建研科技股份有限公司信息化軟件事業部BIM研究中心，北京100013;2．中國中鐵航空港建設集團有限公司，北京100093;3．內蒙古烏蘭浩特市萬維建筑設計有限責任公司，烏蘭浩特134000)

前言

建筑技術的發展軌跡總是看似穩定又跳躍著的前行，而 BIM技術就是一種“跳躍”。在國內，BIM技術已慢慢普及，通過市場摸查，在技術應用、項目管理、人才儲備幾個方面呈現不平均狀態，主要表現在設計企業推廣較好，施工企業相對落后。結合施工企業的實際情況，定制一套完備的，合理的BIM技術的應用流程能起到事半功倍的作用。本文以蘭州西客站項目中BIM技術的應用為例，對搭建BIM模型流程、模型的二次細化及模型的后續專業化應用等方面做出詳細介紹。

1 蘭州項目介紹

蘭州西客站是利用既有蘭州西編組站(編組站遷建至蘭州北)的位置，車站北側為城市公路主干道西津路，南側為在建城市主干道南山路，交通便利。規劃的蘭州西站樞紐工程立足周邊，打造新的金融商貿區，成為蘭州市新地標。

站房工程的總建筑面積99 963m2，建筑總高度39.55m，最高聚集人數10 000人。站房形式采用線側與高架相結合的布局，進出站流線模式為“上進下出”，站場內設13臺26線，站房工程地上二層，地下一層，局部設有夾層。結構體系采用預應力鋼筋混凝土框架結構，屋蓋為正交空間管桁架鋼結構(圖1、圖2所示)。

圖1 蘭州西客站效果圖

2 定制施工企業的BIM流程

項目開始前，對蘭州西客站項目進行項目分析，排查難點等工作，根據現場實際情況，建立一份完整的實施流程，并建立相對應的規則體系，如文件屬性、建模規則、族庫規則、多平臺協作規則等。本項目時間緊迫，工作強度大，重點為土建工程出量及鋼結構屋面網架的二次深化及吊裝。

2.1 項目人員框架

本項目預期配備17人，實行項目經理制，由項目經理定期現場駐扎，分專業把控進度，負責咨詢、協調，并將工作細化至個人，保證項目按如期完成，如圖3所示。

圖2 蘭州西客站剖切圖

圖3 組織結構圖

2.2 定制建模標準及規則

2.2.1 文件管理

在本項目中，參建單位眾多，如甲方、設計方、施工方、分包方、監理方等，如何有效的信息傳遞，如資料備檔、模型管理、圖紙交流等，方便快捷準確的查找是影響項目進度的重要因素，如對文件夾進行統一歸類編碼，便于整理、查詢及歸檔。如圖4所示。

圖4 文檔管理

2.2.2 規范協同管理

協同化的工作主要包含準確輸入、整理記錄、便捷調取三方面構成，結合項目進度情況，我方與業主方及施工方共同努力，研發出適合本項目的協同管理平臺。旨在各配合方都能有效的進行數據交換、審查、配合協調等，大大提高了工作效率。

2.2.3 標準化構件命名及系統顏色(RGB)劃分

制定統一的土建、鋼結構、機電等構件命名標準與系統顏色(RGB)劃分，不僅有利于模型前期搭建，更有利于項目后期工程量統計及協同應用對接。

如:混凝土梁的命名規則:【類型】—【樓層】—【區域】—【尺寸】—【材質】—【項目編碼】

樓板的命名規則:【類型】—【標高】—【區域】—【材質】—【項目編碼】

結構柱的命名規則:【類型】—【樓層】—【區域】—【尺寸】—【材質】—【項目編碼】

2.2.4 標準化建模規則及區域劃分

合理的建模規則對項目規劃有著重要的意義，很多工程中遇到的反復修改大多是建模規則未規劃造成的，無形中增大工作量。內容應包含專業、樓層、構件、區域等，對其合理拆分。而不同區域應逐級細化，如:名稱字符、模型深度、提取方式、計量內容原則等，采用樹形管理方式，方便調閱。

2.3 定制零件庫標準及規則

各專業零件庫定制是一項繁復細致的前期工作，也是項目啟動前重要的準備工作之一。零件庫應遵循樹型結構，兼顧整體且局部的關系，并在大框架不變的基礎上預留出設備廠商信息部位，方便后期設備進廠的分層添加，至完善。因搭建零件庫工作量大，可借鑒繼承其他成功項目，結合本項目實際情況，定制一套完整的零件庫。如圖5所示。

圖5 MEP零件庫

2.4 應用實施平臺

主要應用平臺:Revit 2014、Catia 、Rhino、TEKLA、PKPM結構軟件、PKPM系列軟件(4D、5D施工管理軟件、算量計價軟件、施工現場布置軟件)、NavisWorks、PKPM 運維管理系統軟件、Delmla、After Effects等

3 項目模型的搭建、整合及二次深化

3.1 建筑、結構專業的模型搭建

在Revit平臺搭建模型，調用前期準備的族庫，提高搭建速度，并對圖紙進行審查，解決實際難點問題，反饋于設計方。后續工作按現場施工組織計劃，對模型進行二次拆分，符合現場施工要求，以便后續應用及工程量信息提取。如圖6所示。

圖6 土建結構模型

3.2 鋼結構專業的模型搭建

根據鋼結構設計要求，結合設計數據，不斷驗證與外幕墻及土建的碰撞，準確的搭建鋼結構模型。通過與現場的鋼結構技術人員配合，在TEKLA平臺二次深化，以達到節約材料，科學施工的目的。最后對鋼結構模型進行分類型整理，以便為鋼結構吊裝模擬做必要準備。如圖7所示。

圖7 鋼結構模型及節點

3.3 幕墻專業的模型搭建

本項目幕墻包括屋面工程和外立面工程。屋面工程是由鋼桁架和金屬直立鎖邊屋面系統、以及半透明聚碳酸酯屋頂材料和金屬遮陽構件組成。中央屋蓋頂部設有分散的玻璃采光窗，位于主要的旅客候車區域的正上方，四周側面還設有采光天窗，避免直射光進入室內候車廳。外立面工程采用石材幕墻系統和玻璃幕墻系統，懸掛部分弧形面采用石漆噴涂鋁板，石材部分采用暖色調以反映整體建筑立意。

操作平臺采用Catia，驗證其與土建、鋼結構的碰撞問題，將rhino中網格細分的外表皮，導入Catia，因為我們只需得到板材面，格式為IGS即可，其他數據在Catia里進行。接下來對板材類型優化，控制板材類型、規格、區域材質等，整理編號及對應的二維CAD加工圖，最后提取信息內容及整理出量加工表格。模型深度滿足施工要求，尤其是在雙曲面區域的定位安裝、科學施工、節約成本方面效果顯著。如圖8、9所示。

圖8 幕墻模型及板材信息

圖9 幕墻詳細節點

3.4 MEP專業的模型搭建

快速準確地完成搭建機電模型工作，同步完成二維圖紙中碰撞錯誤。由機電專業負責人駐廠辦公，采用雙向工作模式，分區域，現場調整管綜。重點解決碰撞、預留孔洞等問題，發現并提供有效的解決方案，合理布控、節約成本。在與施工技術人員的交流中，進行BIM技術培訓，使其充分借助BIM模型，靈活地進行查看，剖切CAD圖紙等工作。如圖10所示。

圖10 北站房機電管線BIM模型及碰撞報告

3.5 精裝模型搭建

精裝專業在BIM體系中是一個重要的“收口”，有別于傳統的單純展示需求。精裝模型的搭建基本是在全專業模型的基礎上進行，整合起來的模型會檢查出一些分專業的未發現的錯誤，及時快速調整正確。為了模型信息的準確提取，在建模深度上要求較高，因為工程量的計算是基于此模型得出的，模型準確工程量才準確，因此本專業工作量大，精細程度較高。如圖11所示。

圖11 衛生間及售票廳效果展示

3.6 全專業整合

全專業模型整合是在Revit及NavisWorks中進行的，將Catia中的幕墻模型及TEKLA的鋼結構模型整合在Revit里，因平臺不同，一定的數據信息丟失是不可避免的，但一定要保證模型幾何屬性是完整且準確的。整合完的全專業模型進行反復交叉檢查，對重要部位如:幕墻與鋼結構屋架、機電與土建結構，重點審查。結束后進行備檔，方可導入NavisWorks及PKPM施工管理平臺進行后續專業化應用。如圖12所示。

圖12 各專業示意圖

4 BIM技術對施工企業的專業化應用

4.1 4D施工模擬

平臺采用NavisWorks與PKPM施工管理平臺，結合實際的施工組織計劃，將模型按實際流水段劃分等二次細化工作。初稿的4D施工模擬要快速反饋于施工技術人員，以便發現工期組織的不合理之處，快速調整幾次至完成，達到縮短工期，節約成本，提高建造精準度的目的。如圖13所示。

圖13 4D施工模擬

4.2 復雜工藝模擬(預應力勁性梁柱節點)

復雜工藝的展示，在項目中有著重要的意義，本項目選用9.5 m處預應力勁性梁柱節點進行典型展示，這種復雜部位在建造工序、施工組織順序、設計方案論證、匯報展示等方面敘述困難。而復雜節點模擬能在工作分配中對上對下有著巨大的幫助，對下能快速將CAD圖紙信息內容，三維展示出來，降低識圖難度，對施工人員有所幫助;對上提前反映出施工的難點、工藝特征、方案論證并進行優化管理，科學下料，達到提高施工管理水平目的。如圖14所示。